Курсовая работа (т): Расчет здания связевой системы

ù коэффициент c_s:

Кривизна от продолжительного действия постоянной и длительной нагрузки

ù коэффициент w_m:

ù коэффициент c_s:

Полная кривизна составляет [1, формула (170)]:

Величина прогиба для свободно опертой панели [3, формула (311)]:

В соответствии с [3, табл. 2]:

2. Проектирование неразрезного железобетонного ригеля

.1 Определение расчетной нагрузки на 1 м длины ригеля

Постоянная:

ù от перекрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания

ù от веса ригеля  с учетом коэффициента надежности

Итого:

Временная с учетом коэффициента надежности по назначению здания

Полная нагрузка:

2.2 Выбор расчетной схемы неразрезного железобетонного ригеля

Основная задача расчета любой конструкции ù обеспечение прочности и эксплуатационных свойств при минимально возможных ее размерах. Поэтому расчетная схема должна быть максимально приближена к действительной работе конструкции.

Многоэтажные многопролетные рамы имеют, как правило, регулярную геометрическую схему и однообразную нагрузку по этажам.

При действии вертикальной нагрузки допускается расчленять многоэтажную раму на ряд одноэтажных рам [4, стр. 512] с высотой колонн, равной половине высоты этажа в каждую сторону, за исключением первого этажа.

В принятых к расчету одноэтажных рамах работа неразрезного железобетонного ригеля (при действии вертикальной нагрузки) определяется, в основном, жесткостями ригелей и примыкающих к ним колонн. Поэтому выбор расчетной схемы неразрезного ригеля зависит от отношения погонных жесткостей ригеля и колонны [4, стр. 722ù723]:

где  соответственно жесткость ригеля и колонны;

 соответственно пролет ригеля и длина колонны (высота этажа)

где  соответственно моменты инерции сечения ригеля и колонны (рис. 3.2.1).

_b = 30.10³ МПа ù начальный модуль упругости бетона [1, табл. 18].

Следовательно:

ù для ригелей средних этажей k = 1,66, по [6, табл. 1] расчетная схема неразрезного ригеля 2 (а), при n = 3.

2.3 Вычисление изгибающих моментов в расчетных сечениях ригеля

Опорные моменты для ригелей, жестко соединенных с колоннами на средних и крайних опорах, вычисляются по формуле:

где коэффициенты  зависят от схем загружения ригеля и коэффициента k ù отношения погонных жесткостей ригеля и колонны.

Вычисление опорных моментов ригеля от постоянной нагрузки и различных схем загружения временной нагрузкой приведено в табл. 3.3.1.

Таблица 3.3.1

Опорные моменты ригеля при различных схемах загружения

.4 Пролетные моменты ригеля

. В крайнем пролете, схема загружения 1+2, опорные моменты:

М₁₂ = ù181,08 кН.м, М₂₁ = ù219 кН.м; Нагрузка:

Максимальный пролетный момент:

. В крайнем пролете, схема загружения 1+3, опорные моменты:

М₁₂ = ù97,386 кН.м, М₂₁ = ù149,966 кН.м; Нагрузка:

Максимальный пролетный момент:

. В крайнем пролете, схема загружения 1+4, опорные моменты:

М₁₂ = ù167,935 кН.м, М₂₁ = ù259,589 кН.м; Нагрузка:

Максимальный пролетный момент:

. В среднем пролете, схема загружения 1+2, опорные моменты:

М₂₃ = М₃₂ = ù133,307 кН.м; Нагрузка:

Максимальный пролетный момент:

. В среднем пролете, схема загружения 1+3, опорные моменты:

М₂₃ = М₃₂ = ù211,597 кН.м; Нагрузка:

Максимальный пролетный момент:

. В среднем пролете, схема загружения 1+4, опорные моменты:

М₂₃ = ù248,671 кН.м, М₃₂ = ù198,944 кН.м; Нагрузка:

Максимальный пролетный момент:

2.5 Перераспределение изгибающих моментов

Максимальные величины изгибающих моментов до перераспределения составляют:

ù в первом пролете

М₁₂= 181,073 кН.м (схема 1+2); М₁= 139,26 кН.м (схема 1+2);

М₂₁= 259,589 кН.м (схема 1+4);

ù в среднем пролете

М₂₃= 248,671 кН.м (схема 1+4); М₂= 127,703 кН.м (схема 1+3);

М₃₂= 211,597 кН.м (схема 1+3).

Максимальные величины изгибающих моментов после перераспределения:

ù в первом пролете

М₁₂= 180,915 кН.м (схема 1+2);

М₁= 138,518 кН.м (схема 1+2, 1+4 после перераспределения);

М₂₁= 220,651 кН.м (схема 1+4 после перераспределения);

ù в среднем пролете

М₂₃= 218,83кН.м (1+4 после перераспределения);

М₂= 125,437 кН.м (схема 1+3, 1+4 после перераспределения);

М₃₂= 198,944 кН.м (схема 1+3).

Расчетная схема и эпюры моментов ригеля приведены на рис. 2.5.1.

.6 Поперечные силы ригеля

. В крайнем пролете, схема загружения 1+2, поперечные силы:

. В среднем пролете, схема загружения 1+2, поперечные силы:

Рис. 2.5.1 Расчетная схема и эпюры моментов ригеля: а ù расчетная схема; б ù эпюра моментов ригеля; в ù выравнивающая эпюра моментов; г ù эпюры моментов после перераспределения усилий

3. В крайнем пролете, схема загружения 1+3, поперечные силы:

. В среднем пролете, схема загружения 1+3, поперечные силы:

. В крайнем пролете, схема загружения 1+4, поперечные силы до перераспределения:

. В среднем пролете, схема загружения 1+4, поперечные силы до перераспределения :

. В крайнем пролете, схема загружения 1+4, поперечные силы после перераспределения:

. В среднем пролете, схема загружения 1+4, поперечные силы после перераспределения:

2.7 Опорные моменты ригеля по грани колонны

Опорный момент ригеля по грани средней колонны слева :

1. по схеме загружения 1+2

1. по схеме загружения 1+3

1. по схеме загружения 1+4 после перераспределения моментов

Опорный момент ригеля по грани средней колонны справа :

1. по схеме загружения 1+2

1. по схеме загружения 1+3

Следовательно, расчетный опорный момент ригеля по грани средней опоры равен: .

Опорный момент ригеля по грани крайней колонны :

1. по схеме загружения 1+2

1. по схеме загружения 1+3

1. по схеме загружения 1+4 после перераспределения моментов

Следовательно, расчетный опорный момент ригеля по грани крайней опоры равен: .

.8 Расчет прочности ригеля по сечению, нормальному к продольной оси

Характеристики прочности бетона и арматуры

Бетон тяжелый класса В20, расчетные сопротивления при сжатии R_b = 11,5 МПа, при растяжении R_bt = 0,9 МПа; коэффициент условий работы бетона = 0,90; модуль упругости E_b = 27000 МПа.

Арматура продольная рабочая класса А-III, расчетное сопротивление R_s = 365 МПа, модуль упругости E_s = 200000 МПа.

Определение высоты сечения ригеля

Высоту сечения подбираем по опорному моменту при  поскольку на опоре момент определен с учетом образования пластического шарнира.

Вычисляем:

Проверка принятого сечения по пролетному моменту в данном случае не производится, так как М = 138 < М_(23),1 = 160,1 кН.м.

Подбор сечений арматуры в расчетных сечениях ригеля

Сечение на крайней опоре, М = 152,877 кН.м, h_o = 48 см, вычисляем:

Принято 2&25 с A_s =9,82 см².

Сечение в первом пролете, М = 139,26 кН.м, h_o = 48 см, вычисляем:

Принято 4&18 с A_s = 10,18 см².

Сечение в среднем пролете, М = 125,437 кН.м, h_o = 48 см, вычисляем:

Принято 4&18 с A_s = 10,18 см².

Сечение на средней опоре, М = 184,652 кН.м, h_o = 46 см, вычисляем:

Принято 2&28 с A_s = 12,32 см².

Принято 4&20 с A_s = 12,56 см².

2.9 Расчет прочности ригеля по сечению, наклонному к продольной оси

На крайней опоре поперечная сила Q_max = 241,475 кН.

Поперечная арматура устанавливается на приопорных участках с шагом S_к = 200 мм максимальный шаг поперечной арматуры на приопорных участках определяется по формуле:

Принимаем шаг поперечной арматуры на приопорных участках S = 150 мм, на остальной части пролета устанавливается поперечная арматура с шагом S₁ = 300 мм.

Принимаем поперечную арматуру класса А-III, R_sw = 175 МПа, требуемая площадь поперечной арматуры вычисляется по формуле:

Принято 2&5 с A_sw = 39,3 мм².

.10 Конструирование арматуры ригеля

Стык ригеля с колонной выполняется на ванной сварке выпусков верхних надопорных стержней и сварке закладных деталей ригеля и опорной консоли колонны. Ригель армируется двумя сварными каркасами, часть продольных стержней каркасов обрывается в соответствии с изменением огибающей эпюры моментов и по эпюре арматуры. Обрываемые стержни заводятся за место теоретического обрыва на длину заделки W. Армирование ригеля показано на рис. 2.10.1.